李文博等：不同脱砷剂钢液脱砷研究 ·1311· 0.8( 250 0.7 2.0 0.6 05 0.4 1.0 0.2 0.5 0.1 10 15 脱砷时间/min 脱砷时间/min 3.0 2.5 2.0 1.5 1.0 0.5 脱砷时间/min 图6n -行随时间1的变化情况.（日炉次2：炉次5：日炉次8 o8]-w元] Le%.]Bex.] Fig.6 Change of Ine in molten steel:(a)Heat 2;(b)Heat 5;(c)Heat 8 2.3.3S含量对不同脱砷剂脱砷影响 D.6 董元篪等圆对脱硫产物CaS与脱砷产物Ca,As2 的生成吉布斯自由能分别进行了热力学计算，研究结 0.005 果表明CaS的生成位置比CaAs2高，说明在相同实验 条件下，CaS比Ca,As2更容易产生，因此钢液中硫会 0.004 对脱砷产生较高的不利影响，即钢液中硫会影响脱砷 是0.003 反应的进行，文献研究结果表明回，脱砷反应的热力 学条件为高温、高碱度及强还原气氛，而钢液中脱硫反 0.002 一■ 应热力学与此相同，因此在用脱砷剂处理同时含有硫 0.001 和砷的钢液时，钢液中硫和砷必然形成相互竞争、排斥 051015202530354045 反应时间/min 的关系 炉次2、5和8的钢液中硫的质量分数变化关系如 图7炉次2钢液中硫的质量分数随时间变化 图7~图9所示.结合图2、图3和图7可以看出，采用 Fig.7 Change of sulfur content with time in Heat 2 CaO+CaF,对钢液进行脱砷处理，钢液中硫和砷同时 Caf,和SiCa-Ba合金+CaF2对钢液进行脱砷处理 下降，但在反应中期之前(0~20min),硫的下降速度 时，在反应初期(0~5min)硫和砷同时急剧下降，不存 比砷要快得多，渣一钢间脱硫平衡优先于脱砷达到平 在硫下降速度明显高于砷的现象.随后硫的质量分数 衡，当钢液中[S]降低至0.0015%时，钢液中砷的质量 缓慢下降，砷的质量分数变化幅度平稳，且平衡后钢液 分数开始急剧下降，脱砷效果明显.经过40min脱砷 中硫和砷的质量分数远低于采用CaO+CaF,时的硫 处理，钢液中硫的质量分数从0.0058%降到 和砷的质量分数.其原因在于：(1)CaC,和SiCa-Ba 0.0015%,脱硫率达74.1%：而钢液中砷的质量分数 合金加入钢液中分解后，其脱硫和脱砷反应的热力学 从0.092%降至0.06%，脱砷率仅为34.8% 驱动力远高于Ca0.客观上可以将硫降至更低程度以 结合图2、图3、图8和图9可以看出，采用CaC,+ 保证脱砷反应的进行，且钢液中初始疏的质量分数相李文博等: 不同脱砷剂钢液脱砷研究 图 6 ln ［w0 As ］－［w∞ As ］ ［wt As ］－［w∞ As ］随时间 t 的变化情况 . ( a) 炉次 2; ( b) 炉次 5; ( c) 炉次 8 Fig． 6 Change of ln ［w0 As ］－［w∞ As ］ ［wt As ］－［w∞ As ］in molten steel: ( a) Heat 2; ( b) Heat 5; ( c) Heat 8 2. 3. 3 S 含量对不同脱砷剂脱砷影响 董元篪等［8］ 对脱硫产物 CaS 与脱砷产物 Ca3As2 的生成吉布斯自由能分别进行了热力学计算，研究结 果表明 CaS 的生成位置比 Ca3As2 高，说明在相同实验 条件下，CaS 比 Ca3As2 更容易产生，因此钢液中硫会 对脱砷产生较高的不利影响，即钢液中硫会影响脱砷 反应的进行． 文献研究结果表明［9］，脱砷反应的热力 学条件为高温、高碱度及强还原气氛，而钢液中脱硫反 应热力学与此相同，因此在用脱砷剂处理同时含有硫 和砷的钢液时，钢液中硫和砷必然形成相互竞争、排斥 的关系． 炉次 2、5 和 8 的钢液中硫的质量分数变化关系如 图 7 ～ 图 9 所示． 结合图 2、图 3 和图 7 可以看出，采用 CaO + CaF2 对钢液进行脱砷处理，钢液中硫和砷同时 下降，但在反应中期之前( 0 ～ 20 min) ，硫的下降速度 比砷要快得多，渣--钢间脱硫平衡优先于脱砷达到平 衡，当钢液中［S］降低至 0. 0015% 时，钢液中砷的质量 分数开始急剧下降，脱砷效果明显． 经过 40 min 脱砷 处 理，钢 液 中 硫 的 质 量 分 数 从 0. 0058% 降 到 0. 0015% ，脱硫率达 74. 1% ; 而钢液中砷的质量分数 从 0. 092% 降至 0. 06% ，脱砷率仅为 34. 8% ． 结合图 2、图 3、图 8 和图 9 可以看出，采用 CaC2 + 图 7 炉次 2 钢液中硫的质量分数随时间变化 Fig． 7 Change of sulfur content with time in Heat 2 CaF2 和 Si--Ca--Ba 合金 + CaF2 对钢液进行脱砷处理 时，在反应初期( 0 ～ 5 min) 硫和砷同时急剧下降，不存 在硫下降速度明显高于砷的现象． 随后硫的质量分数 缓慢下降，砷的质量分数变化幅度平稳，且平衡后钢液 中硫和砷的质量分数远低于采用 CaO + CaF2 时的硫 和砷的质量分数． 其原因在于: ( 1) CaC2 和 Si--Ca--Ba 合金加入钢液中分解后，其脱硫和脱砷反应的热力学 驱动力远高于 CaO． 客观上可以将硫降至更低程度以 保证脱砷反应的进行，且钢液中初始硫的质量分数相 ·1311·